SISTEMAS DE UNIDADES, FACTORES DE CONVERSION E INFORMACION TECNICA

Transcripción

1 Capítulo 15 SISTEMAS DE UNIDADES, FACTORES DE CONVERSION E INFORMACION TECNICA Información Técnica Introducción Aritmética Básica Redondeo de Números Sistemas de Unidades Abreviaturas y Símbolos de Unidades Temperatura Escalas de Temperatura Fahrenheit y Celsius Escalas de Temperatura Absolutas, Kelvin y Rankine Presión Factores de Conversión Longitud Área Volumen y Capacidad (Líquido) Masa Caudal (Flujo) Velocidad Lineal Aceleración Lineal Fuerza Volumen Específico (Masa Volumétrica) Densidad o Peso Específico Trabajo, Energía y Calor Potencia Viscosidad Entalpía y Entalpía Específica Entropía y Entropía Específica Transferencia de Calor Calor Específico (Capacidad Calorífica) Equivalentes de Refrigeración Propiedades y Datos de Almacenamiento para Productos Perecederos Condiciones de Almacenamiento para Flores y Plantas de Vivero Información Técnica Procesos de Soldadura Capilar para Tuberías de Cobre Rígido Diámetros Nominal, Exterior e Interior Conexiones Soldables Proceso de Soldadura Capilar Tipos de Soldadura Fundente El Soplete Proceso para Soldar Introducción En toda actividad realizada por el ser humano, hay la necesidad de medir "algo"; ya sea el tiempo, distancia, velocidad, temperatura, volumen, ángulos, potencia, etc. Todo lo que sea medible, requiere de alguna unidad con qué medirlo, ya que la gente necesita saber qué tan lejos, qué tan rápido, qué cantidad, cuánto pesa, etc., en términos que se entiendan, que sean reconocibles, y que se esté de acuerdo con ellos. Para esto, fue necesario crear unidades de medición, las cuales en la antigüedad eran muy rudimentarias (codos, leguas, barriles, varas, etc.), y variaban de una región a otra. Algunas de estas unidades aún se siguen usando y conservando su nombre original. En los últimos tres siglos de la historia de la humanidad, las ciencias han tenido su mayor desarrollo, y éste ha sido más vertiginoso de finales del siglo XIX a la fecha. Las unidades de medición tenían bases más científicas, y para efectuar cálculos matemáticos, hubo necesidad de agruparlas. Así se originaron los sistemas de unidades. Era (y sigue siendo) común, que a las unidades se les diera el nombre del científico que las descubría o inven-taba. Para evitar variaciones en el valor o magnitud de una unidad de un lugar a otro o de un tiempo a otro, fue necesario fijar patrones o puntos de referencia, para que basándose en dichos criterios, la unidad tuviera el mismo valor en cualquier lugar que se utilizara. Conforme ha avanzado el tiempo, algunos puntos de referencia de algunas unidades han cambiado (pero no la unidad), siempre tratando de buscar más precisión. Por ejemplo, la unidad de longitud del Sistema Métrico Decimal, el metro (m.), originalmente se definía como la diezmillonésima parte de la longitud del cuadrante del meridiano del polo norte al ecuador, que pasa por París. Sin embargo, posteriormente se definió como la distancia entre dos marcas, hechas en una barra metálica de una aleación de platino e iridio, mantenida a una temperatura de 0 o C, graduada en el museo de Sèvres en Francia. Actualmente, la longitud de un metro se define, de una manera más precisa e invariable que antes, como igual a 1'650, longitudes de onda en el vacío del kriptón 86, excitado eléctricamente. Aritmética Básica Como ya sabemos, las operaciones aritméticas básicas se representan por los símbolos siguientes: + más o suma. Ejemplo: = 7. = igual a o mismo valor. - menos o resta. Ejemplo: 6-4 = 2. x multiplicación. Ejemplo: 2 x 4 = 8. división. Ejemplo: 6 2 = 3. multiplicación. Ejemplo: 2 4 = 8. () paréntesis; las operaciones dentro de paréntesis se hacen primero. Ejemplo: (7-2) + 4 = =

2 ()² cuadrado; significa que el número dentro del paréntesis, se debe multiplicar por sí mismo (elevar al cuadrado). Se puede hacer sin paréntesis.. Ejemplo: (3)² = 3² = 3 x 3 = 9. ()³ cubo; significa que el número dentro del paréntesis, se debe multiplicar dos veces por sí mismo (elevar al cubo). Se puede hacer sin paréntesis.. Ejemplo: (3)³ = 3³ = 3 x 3 x 3 = 27. a/b significa una división; el número de arriba "a" se va a dividir entre el número de abajo "b". Ejemplo: Si "a" = 8 y "b" = 2, a/b = 8/2 = 8 2 = 4. (delta), significa una diferencia. Ejemplo:. T = diferencia de temperaturas. La mayoría de los cálculos incluyen el uso de unidades básicas. Estas se expresan en dígitos. En la relación 9 x 3 = 27, 9 y 3 son dígitos y 27 está formado por dos dígitos, 2 y 7. En la mayoría de los sistemas de unidades, como el métrico, la unidad básica es 1 y los dígitos múltiplos (mayores de la unidad) y sub múltiplos (menores de la unidad), están sobre la base de 10 (decimal). Por ejemplo, si el dígito 1 lo multiplicamos por 10, será 10; cada multiplicación subsecuente por 10 será 100; 1,000; 10,000; 100,000 y así sucesivamente. Si la unidad se divide entre 10, será 0.1 y cada división subsecuente será 0.01; 0.001; y así sucesivamente. Cada nivel de multiplicación o división tiene un nombre; por ejemplo los múltiplos de la unidad: símb. prefijo cantidad ejemplo D = deca = 10 Decámetro H = hecta = 100 Hectólitro K = kilo = 1,000 Kilogramo M = mega = 1'000,000 Mega ohm G = giga = 1,000,000,000 Gigabyte T = tera = 1,000,000,000,000 Y los submúltiplos de la unidad: d = deci = 0.1 decímetro c = centi = 0.01 centígrado M = mili = mililitro µ = micro = micrón n = nano = nanofaradio p = pico = En algunos cálculos, es difícil trabajar con cantidades que utilizan muchos ceros, ya sea a la derecha o a la izquierda del punto decimal. En estos casos se puede emplear un número especial llamado "potencia de diez" para expresar estos tipos de cantidades. "Potencia de diez", significa que el número 10 se multiplica por sí mismo, el número deseado de veces para obtener el número de ceros requeridos. El número de veces que 10 se debe de multiplicar por sí mismo, se muestra por un pequeño número arriba y a la derecha del número 10. Este número también se llama "exponente", y se utiliza como se muestra a continuación: Para números mayores que la unidad: 1 10 = 10 ó (10) 2 10 = 100 ó (10 x 10) 3 10 = 1000 ó (10 x 10 x 10) 6 10 = 1'000,000 ó (10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10) etc. Así por ejemplo, para indicar 540,000 se puede expresar x 10. Para números menores que uno: = 0.1 ó (0.10) = 0.01 ó (0.10 x 0.10) = ó (0.10 x 0.10 x 0.10) = ó (0.10 x 0.10 x 0.10 x 0.10 x 0.10 x 0.10) etc... Así por ejemplo, para indicar se puede expresar x 10. Redondeo de Números En cálculos de refrigeración, no es frecuente el uso de fracciones ( o decimales ) de la unidad, sobre todo cuando no se requiere tanta precisión. En estos casos, cuando el decimal es menor de cinco, se redondea el número ignorando la fracción decimal. Cuando la fracción es 5 o mayor, se redondea al siguiente número más grande. Por ejemplo: 27.3 se redondea a 27 y 27.5 a 28. Sistemas de Unidades Desde que el científico inglés ISAAC NEWTON ( ) estableció el trascendental enunciado de que sobre la tierra y en su vecindad inmediata, la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre el mismo, e inversamente proporcional a su masa (a = F/m), desde entonces, los sistemas de unidades han sido basados en esto. Antes de este enunciado, las unidades no estaban agrupadas. Las unidades de longitud eran el metro, el pie y sus múltiplos y submúltiplos; las unidades de tiempo son el segundo, minuto, hora, día, etc. No existían los sistemas de unidades bien definidos como los conocemos ahora. Analizando la ecuación de la segunda ley de Newton, podemos expresarla también como F = ma, y así, podemos decir que una unidad de fuerza (F) es producida por una unidad de aceleración (a), sobre un cuerpo que tiene una masa (m) de una unidad. Esto es muy simple aunque suene complicado; pero, cómo denominaremos a esas unidades de aceleración, de masa y de fuerza? Primeramente, definiremos un sistema de unidades como sistema de unidades compatibles y de proporción constante, con la segunda ley de Newton. Partiendo de esta definición, un sistema de unidades debe tener unidades compatibles con la masa y la fuerza. Así, si medimos la masa en kilogramos y la aceleración en m/seg², entonces la fuerza tendrá las siguientes unidades: 232

3 F = ma = kg x m = Newton (N) seg² Si utilizamos unidades inglesas: F = ma = lb x pie = poundal seg² Las unidades de la fuerza son, pues, una combinación de las unidades fundamentales, y como se puede observar, deben ser compatibles; no se combinan kilogramos con pies, ni libras con metros. Así pues, se formaron los primeros sistemas de unidades. Curiosamente, a la unidad de fuerza en el sistema métrico se le llamó Newton, en honor a este científico inglés, y la unidad de fuerza en el sistema inglés se llama poundal. Sistema Inglés - Es el sistema que tiene como base el pie (ft), la libra (lb) y el segundo (seg). El sistema inglés no es un sistema decimal como el métrico, sino que sus unidades están basadas en múltiplos y submúltiplos de 8 y de 12. Ejemplo: 1 pie = 12 pulgadas; 1 yarda = 3 pies = 36 pulgadas; 1 galón = 4 cuartos = 8 pintas; 1 libra = 16 onzas; etc. Se originó en Inglaterra, y actualmente se usa en algunos países en los que se impuso, por ser estos conquistados o colonizados por los ingleses. Aunque estos países son una minoría, tiene una difusión grande y una fuerte influencia, sobre todo en Asia y en América. En el caso particular de nuestro país, donde el sistema oficial es el Métrico Decimal, existe una gran influencia del sistema inglés por la cercanía con Estados Unidos, donde se usa el sistema inglés. Esta influencia se debe principalmente a la importación de tecnología y literatura. Este sistema tiende a desaparecer, ya que se creó un sistema de unidades basado en el sistema métrico, y que se pretende que sea el único que se use en el mundo (ver Sistema Internacional). En Estados Unidos se adoptó desde hace unos 20 años, pero el proceso de cambio obviamente se va a llevar algunos años más. CANTIDAD O "DIMENSION" UNIDAD SIMBOLO Longitud Masa Tiempo Corriente eléctrica Temperatura Cantidad de sustancia Intensidad luminosa Angulo plano Angulo sólido metro kilogramo segundo ampere kelvin* mol candela radian steradian * Aunque el grado Kelvin es la unidad de temperatura absoluta oficial en el SI, se permite el uso de grados centígrados o Celsius ( C). K= C Tabla Unidades básicas del Sistema Internacional. m kg s A K mol cd rd sr Otras unidades del sistema inglés son: o F, btu, hp, el galón, psi, etc. y los múltiplos y submúltiplos de: pie: milla, rod, fathom, yarda y pulgada. libra: tonelada, onza y grano. galón: bushel, peck, cuarto, pinta, gill, onza, dram, y minim. Sistema Métrico Decimal - Tiene como unidades básicas el kilogramo (kg), el metro (m) y el segundo (seg). Al sistema métrico se le llama decimal, porque algunas unidades son en base del 10, como el metro y el kilogramo. Hasta hace poco, era el sistema de unidades más ampliamente utilizado en todo el mundo, incluyendo nuestro país, donde era el sistema de unidades oficial. Decimos que "era", porque también se tiene que adoptar el Sistema Internacional, como ya lo han hecho muchos otros países. Ya que se tiene que hacer este cambio, las otras unidades del sistema métrico se mencionarán en el sistema internacional, ya que algunas son las mismas y otras son muy parecidas, puesto que son derivadas de las mismas unidades básicas. Sistema Internacional (SI) - Le Système International d'unitès, es un sistema de unidades que se pretende se utilice en todos los países del mundo, para uniformar los conceptos y que desde el punto de vista técnico, se hable el mismo lenguaje. En la actualidad, en casi todos los países europeos es obligatorio el uso del SI, pero todavía faltan muchos países por adoptarlo. Las unidades básicas en el SI son el metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s), entre otras. CANTIDAD UNIDAD SIMBOL FORMUL Frecuencia Hertz Hz 1/s Fuerza Newton N kg m/s² Presión (esfuerzo) Pascal Pa N/m² Energía, trabajo, calor Joule J N m Potencia Watt W J/s Carga eléctrica Coulomb C A s Potencial eléctrico (fem) Volt V W/A Capacitancia Farad F C/V Resistencia eléctrica Ohm Ω V/A Conductancia Siemens S A/V Flujo magnético Weber Wb V s Densidad del flujo mag. Tesla T Wb/m² Inductancia Henry H Wb/A Flujo luminoso Lumen lm cd sr Iluminancia Lux Ix lm/m² Tabla 15.2a - Unidades derivadas del SI las cuales tienen nombres especiales. 233

4 En las tablas 15.1, 15.2a y 15.2b, se presenta una lista completa de las unidades del SI. En las demás tablas, se muestran los factores de conversión de las unidades del sistema inglés y del sistema métrico "antiguo" al Sistema Internacional y viceversa. CANTIDAD UNIDAD SIMBOLO CANTIDAD UNIDAD SIMBOLO Aceleración lineal metro por segundo cuadrado m/s² Permeabilidad henry por metro H/m Aceleración angular radián por segundo cuadrado rad/s² Energía específica joule por kilogramo J/kg Area metro cuadrado m² Entropía específica joule por kilogramo - kelvin J/kg K Concentración mol por metro cúbico mol/m³ Volúmen específico metro cúbico por kilogramo m³/kg Densidad de corriente ampere por metro cuadrado A/m² Tensión superficial newton por metro N/m Densidad, masa kilogramo por metro cúbico kg/m³ Conductividad térmica watt por metro - kelvin W/m K Densidad de carga eléctrica coulomb por metro cúbico C/m³ Velocidad lineal metro por segundo m/s Densidad de flujo eléctrico coulomb por metro cuadrado C/m² Velocidad angular radián por segundo rad/s Entropía joule por kelvin J/K Viscosidad dinámica pascal - segundo Pa s Capacidad calorífica joule por kelvin J/K Viscosidad cinemática metro cuadrado por segundo m²/s Fuerza de campo magnético ampere por metro A/m Volúmen metro cúbico m³ Momento de fuerza newton - metro N m Capacidad calorífica específica joule por kilogramo - kelvin J/kg K Tabla 15.2b - Unidades comunes derivadas del SI. Abreviaturas y Símbolos de Unidades A continuación se listan en orden alfabético, las abreviaturas y símbolos de las unidades del sistema métrico y del sistema inglés; ya que las del Sistema Internacional de Unidades (SI), son las que se indican en las tablas 15.1, 15.2a y 15.2b. atm atmósfera hp horse power lb/in² libras por pulgada cuadrada brit británico in pulgada (inch) m metros btu british thermal unit in² pulgada cuadrada mi millas btu/ft³ btu por pie cúbico in³ pulgada cúbica mi/h millas por hora btu/lb btu por libra in Hg pulgadas de mercurio mi/min millas por minuto C grado Celsius (centígrado) in³/lb pulgadas cúbicas por libra mi naut milla náutica cal caloría kcal kilocaloría min minutos cc centímetros cúbicos = cm³=ml kcal/kg kilocaloría por kilogramo ml mililitro =cc = cm³ (de líquido) cm centímetro kcal/m³ kilocaloría por metro cúbico mm milímetros cm² centímetro cuadrado kg kilogramo mm Hg milímetros de mercurio cm³ centímetro cúbico kg/cm² kilogramo por centímetro cuadrado m³/s metros cúbicos por segundo cm³/g centímetros cúbicos por gramo kg/h kilogramo por hora oz onza (avoirdupois) cst centistoke kg f kilogramo fuerza oz t onza troy cv caballo de vapor (métrico) kg/m² kilogramo por metro cuadrado psi libras por pulgada cuadrada d gal galón seco kg/m³ kilogramo por metro cúbico psia libras por pulg² absoluta dm decímetro kg/s kilogramos por segundo psig libras por pulg² manométrica F grado fahrenheit km kilometros qt cuarto (de galón) ft pies (feet) km² kilometros cuadrados s segundo ft² pies cuadrados km/h kilometros por hora St Stoke ft³ pies cúbicos l litros ton tonelada ft³/lb pies cúbicos por libra l/kg litros por kilogramo Torr Torricelli = mm Hg g gramo l/min litros por minutos T.R. ton de refrigeración standard comercial gal galón lb libras U.S.A estadounidense Tabla Abreviaturas y símbolos. 234

5 Temperatura La temperatura, es una propiedad que mide la intensidad o nivel de calor de una sustancia. La temperatura no debe confundirse con el calor, ya que la temperatura no mide la cantidad de calor en una sustancia, sólo nos indica qué tan caliente o qué tan fría está esa sustancia. La temperatura debe designarse en forma más precisa con referencia a una escala. El instrumento para medir la temperatura se llama termómetro; el más común, es el que se basa en la expansión uniforme de un líquido dentro de un tubo de vidrio sellado. Este tubo tiene en el fondo un bulbo donde se aloja el líquido (mercurio o alcohol). C F C F C F Tabla Tabla de conversión de temperaturas. C F C F VALORES DE GRADOS SOLO C F F C 1= 2= 3= 4= 5= 6= 7= 8= 9= = 2= 3= 4= 5= 6= 7= 8= 9= F =1.8 C +32 = 9/5 C +32 C =5/9( F - 32) = ( F -32) /1.8 K= C K=5/9R R= F R=1.8K 235

6 Escalas de Temperatura Fahrenheit y Celsius En 1592, Galileo inventó un termómetro, pero no tenía una escala bien definida. En 1720, el holandés Gabriel Fahrenheit, fue el primero que ideó un termómetro con una escala graduada, pero los puntos de referencia que escogió fueron la temperatura del cuerpo humano (100 o F) y la de una mezcla de hielo con sal (0 o F). En 1742, el sueco Anders Celsius, tomando el antecedente de Fahrenheit, ideó la escala de temperatura Celsius o Centígrada, usando como puntos de referencia la temperatura de una mezcla de hielo y agua pura (0 o C), y la de ebullición del agua pura (100 o C). Estas dos escalas (la Fahrenheit y la Celsius), son las de uso más común en trabajos cotidianos. Ambas escalas tienen valores positivos (arriba del cero) y valores negativos (abajo del cero). Escalas de Temperatura Absolutas, Kelvin y Rankine Para trabajos más científicos, se requiere el uso de temperaturas absolutas (totales), que no tengan valores negativos. Las escalas absolutas comienzan de cero hacia arriba. El cero absoluto es una temperatura que se determinó matemáticamente, y se supone que a esta temperatura, se detiene el movimiento molecular de cualquier sustancia. Es la temperatura más baja posible en la tierra, y se supone también que en este punto, hay una total ausencia de calor. Las escalas usadas para medir temperaturas absolutas son la Kelvin (Celsius absoluta) y la Rankine (Fahrenheit absoluta). La Kelvin usa las mismas divisiones o graduaciones que la escala Celsius, y el cero absoluto (0 o K) equivale a o C. La escala Rankine usa las mismas divisiones que la escala Fahrenheit, y el cero absoluto (0 o R) equivale a -460 o F. La unidad de temperatura en el SI es el Kelvin (K), aunque se permite el uso de o C. Las fórmulas para convertir grados de una escala a otra, se localizan al pie de la tabla Figura 15.4a - Escalas de Temperatura. 236

7 Presión La presión se define como la fuerza aplicada sobre una superficie, por lo que sus unidades son kgf/m² = N/m². Es una de las propiedades termodinámicas más útiles, porque se mide directamente con facilidad. La unidad de presión en el SI, es el N/m² y se le llama Pascal (Pa), en honor al físico francés Blaise Pascal. Existen tres tipos de presión: a) Atmosférica o Barométrica, b) Manométrica, y c) Absoluta. Presión Atmosférica - Es la presión ejercida por el peso del aire atmosférico, al ser atraído por la fuerza de la gravedad. Esta presión varía con relación a la altitud sobre el nivel del mar (ver figura 13.6 del capítulo de Psicrometría). También se le llama presión barométrica, porque el instrumento utilizado para medirla, se llama barómetro. El italiano Evangelista Torricelli, fue el primero en medir esta presión, utilizando un barómetro de mercurio. El valor que él obtuvo es de 760 mm de mercurio al nivel del mar. A estas unidades (mm Hg) también se les llama Torricelli (Torr). El valor de la presión atmosférica al nivel del mar, es como sigue: Sistema Internacional = 101,325 Pa (kilopascales) = kpa Sistema Métrico = kg/cm² = 760 mm Hg. Sistema Inglés = psi = in Hg. Presión Manométrica - Cuando se desea medir la presión dentro de un sistema cerrado, se utiliza un instrumento llamado manómetro, por eso se le llama presión manométrica. La presión dentro de un sistema cerrado, puede ser mayor o menor que la atmosférica. A la presión mayor que la atmosférica, se le llama positiva; y a la menor, se le llama negativa o vacío. El manómetro marca la diferencia de presiones entre la que existe dentro del sistema y la presión atmosférica del lugar. Presión Absoluta - Es la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica. Si esta última es positiva, se suman, y si es negativa, se restan. Presión Absoluta = presión atmosférica + presión manométrica. Presión Absoluta = presión atmosférica - presión manométrica (vacío). Las unidades con que se miden comúnmente las presiones, son kg/cm² en el sistema métrico, y lb/in² en el sistema inglés. Las presiones negativas o vacío, se acostumbra medirlas en mm de Hg y pulgadas de mercurio, respectivamente. En la solución de la mayoría de los problemas de ingeniería sobre presión y volumen, es necesario utilizar valores de presión absoluta. La escala de presión absoluta, al igual que las de temperatura absoluta, no tiene valores negativos ni combina diferentes unidades. Inicia en el cero absoluto (0 Pa), que corresponde al vacío absoluto, y de allí aumenta. En la mayoría de las operaciones, el Pascal (Pa) resulta una unidad muy pequeña, por lo que generalmente se utilizan múltiplos de éste, que son el kilopascal (kpa) que es igual a 1,000 Pa, o bien el bar, que es igual a 100,000 Pascales = 100 kpa. Al kilopascal también se le conoce como pièze (pz). En el sistema inglés, se hace una clara distinción entre libras por pulgada cuadrada absolutas (psia por sus siglas en inglés de Pound per Square Inch Absolute), y libras por pulgada cuadrada manométricas (psig por sus siglas en inglés de Pounds per Square Inch Gauge). Cuando sólo se usa psi sin la "a" o la "g", generalmente se refiere a diferencias o caídas de presión. kilopascales (kpa) kg/cm² lb/in² (psia) 1psig 0psig x = kg/cm² x =kpa x =lb/in² (psia) x = kg/cm² x7.5 = mm Hg abs. x =lb/in² (psi) mm Hg x = in Hg abs. x =inhg (Torr) x0.01 = bar x = bar x = atmósferas x = atm x 10,000 = barye (µb) x 1,000 = micrones (µ) x =kpa x =kpa x =lb/in² (psi) x = kg/cm² x = mm Hg x =lb/in² (psi) in Hg x = in Hg x 25.4 =mmhg (pulg. Hg) x = bar x = bar x = atmósferas x = atm x = kpa x 25,400 = micrones (µ) x = kg/cm² x =kpa x = mm Hg x = kg/cm² x = in Hg x =lb/in² atmósfera x = bar x 760 =mmhg (atm) x = atm x =inhg = psia = kpa x = bar = psia = kpa x 33.9 = pies de agua Tabla Factores de conversión de unidades de presión. 237

8 Factores de Conversión Un factor de conversión es una cantidad (entera o fraccionaria) que muestra la relación entre dos unidades de medición. Los factores de conversión son muy útiles para resolver problemas donde se utilizan fórmulas en que intervienen dos o más unidades diferentes o donde la respuesta requiere una unidad de medición diferente a la usada en el problema. A continuación se verán los factores para convertir unidades de un sistema a otro, principalmente del inglés al SI; agrupándolos por cada una de las cantidades más comúnmente utilizadas. También, se definirán las cantidades más importantes y se darán algunos ejemplos y fórmulas para calcularlas. Longitud La longitud se define como la distancia entre dos puntos. La unidad de longitud en el SI es el metro (m). 1 m = 10 decímetros (dm) = 100 centímetros (cm) = 1,000 milímetros (mm) = 1'000,000 micrones (µ) = kilómetros (km). x = millas 1, = kilómetros kilómetros (km) x = millas náuticas x = metros x = rods yardas (yd) x 3 =pies x = fathoms (braza) x 36 = pulgadas x 1,094 = yardas x = centímetros x 3,281 = pies x = metros x 1,000 = metros pies x = yardas x 320 = rods (ft) x 12 = pulgadas millas (mi) x 1,760 = yardas x = centímetros x 5,280 = pies x = metros x 1, = metros x = yardas x = kilómetros pulgadas x = pies x = kilómetros (in) x 2.54 = micrones milla náutica (mi naut) x = millas x 25.4 = centímetros x = rods x 25,400 = milímetros metros (m) x 1, x x x , x = metros = yardas =pies = pulgadas = millas = rods centímetros (cm) milímetros (mm) =pies 2.54 = pulgadas 25.4 = pulgadas =pies x 1,000 = micrones 1rod x 5.03 = metros micrones 25,400 = pulgadas Tabla Factores de conversión de unidades de longitud. 238

9 Área La medición de una área o superficie, es la medición de un espacio bidimensional. Las unidades de área en el SI, son las unidades de longitud al cuadrado (m x m = m²). 1 m² = 100 dm² = 10,000 cm² = 1 x 1'000,000 mm² = hectáreas (ha). El área de las diferentes figuras geométricas, se encuentra aplicando fórmulas sencillas; por ejemplo: A = a x b a x b b x h πd² πr² A = A = A = = x2.59 =km² x = hectáreas millas cuadradas (mi²) x 640 = acres x =yd² x 259 = hectáreas metros cuadrados (m²) x = ft² x 2'589,999 = m² x 1, = in² x = mi² x 10,000 = cm² kilómetros cuadrados (km²) x 100 = hectáreas x =m² x = acres pies x = yd² x 1'000,000 = m² cuadrados (ft²) x 144 = in² x = mi² x = cm² x 4,840 =yd² x =cm² acres =km² pulgadas 144 =ft² cuadradas x 4, = m² (in²) x = mm² x 43,560 =ft² 1,296 =yd² 259 =mi² x =in² hectáreas (ha) x0.01 x =km² = acres centímetros cuadrados (cm²) x 100 =ft² =mm² x 10,000 = m² x = m² x 11,959.9 =yd² Tabla Factores de conversión de unidades de área. 239

10 Volumen y Capacidad (Líquido) La medición del volumen, es la medición de un espacio tridimensional. La unidad del volumen en el SI, es la unidad de longitud al cubo (m x m x m = m³). En mediciones de capacidad, se puede usar el litro (l) y sus múltiplos y submúltiplos. 1 m³ = 1,000 dm³ = 1'000,000 cm³ = 1,000 litros (l). 1 l = 10 decilitros (dl) = 100 centilitros (cl) = 1,000 mililitros (ml) = 1,000 centímetros cúbicos (cm³ o cc) = 1 decímetro cúbico (dm³). Para calcular el volumen de diferentes cuerpos geométricos, se emplean fórmulas sencillas: V = a x b x c πr²l πd² L 4 πr³ V = = V = 4 3 x =yd³ x = litros (dm³) x = ft³ x 2, = in³ metro x = bushels U.S. cúbico Bushel x = ft³ (m³) x 220 = gal (brit.) (U.S.) x = gal liq (U.S.) x = gal (U.S.) x 8.0 = gal seco (U.S.) x 1,000 = litros (dm³) x = m³ x =m³ x = litros x = dm³ x8.34 = libras de agua pies x 1,728 = in³ x = ft³ cúbicos galón (ft³) x = bushels U.S. líquido x 231 = in³ (gal) x = gal (U.S.) x 4.0 = cuartos (liq) x = gal (brit.) x 8.0 = pintas x 1,000 = cm³ ó ml x 128 = onzas (fluidos) x =in³ x = litros x = gal seco (brit.) galón seco x = ft³ x = gal liq (U.S.) (d gal) x = in³ litros x = ft³ x4.0 = cuartos (secos) (l) x = pintas x = litros (dm³) x = galón imperial x = in³ centímetros x = cuartos liq. cúbicos x 1.0 = ml (cm³ ó cc) x = onzas fluidas x = onzas fluidas (U.S.) (U.S.) x = onzas fluidas (brit) x = onzas fluidas (brit) barril x42 = gal (petróleo) x =cm³ pinta x16 = oz fluidas pulgadas 1,728 =ft³ cúbicas x = litros (in³) x = dm³ (litros) x2.0 = pintas x 16,387 =mm³ cuarto (qt) x 32.0 = onzas x = litros Tabla Factores de conversión de unidades de volumen. 240

11 Masa En nuestra vida cotidiana, por tradiciones usamos un sistema de unidades mixto e incompatibles; es decir, usamos el kg tanto como unidad de fuerza, como de masa o para presión. La literatura abunda en una confusión entre fuerza y masa, que sin duda, proviene de que la masa puede medirse por la fuerza de gravedad (como en una báscula) y, consecuentemente, se usa la misma unidad (el kilogramo) para medir cada una, sin indicar si es de masa o de fuerza. Es importante hacer la diferencia entre lo uno y lo otro. La palabra peso, se usa para indicar fuerza de gravedad, y masa, es la que se compara en una báscula o balanza. Ejemplo: cuando se dice "ese bulto pesa 30 kg", es más probable que se quiera indicar una masa. Cuando se dice "el empuje del resorte sobre el pistón es de 6 kg", se está haciendo referencia a una fuerza. Un kg. masa, es una cantidad absoluta de materia. Esto significa que un kg de materia en reposo, siempre es un kg., independientemente de su situación en el espacio, aún cuando la fuerza de gravedad sea pequeña o nula. La unidad de masa en el SI, es el kilogramo (kg). 1 kg =1,000 gramos (g) = 1'000,000 miligramos (mg) = 1 litro 4 o C. Nota: En el sistema de unidades inglés, existen dos tipos de masa, el Avoirdupois y el Troy. X 1,000 = kg X = kg Tonelada (ton) X = ton corta (U.S.) X 12.0 = oz(troy) X = ton larga (brit) Libras (troy) X 5,760 = granos X 2, = lb (lb t) X = g X 2,000 = lb (avoir) X = lb (avoir) Tonelada Corta (U.S.) Tonelada Larga (brit) X = ton X = oz (avoir) X = tonlarga X = kg X = kg X 16.0 = oz (avoir) X 2,240 = lb (avoir) Libras (avoir) (lb) X 7,000 = granos X = ton X = g X1.12 = toncorta X = lb(troy) X 1, = kg X = lb (avoir) X = kg X = lb(troy) Gramos (g) X = oz (avoir) Kilogramos X 1,000 = g X = oz (troy) (kg) X = oz (avoir) X = granos X = oz(troy) X 20.0 = gotas agua X 15,432.4 = granos Onzas (troy) (oz t) X = g X = g X = oz (avoir) Onzas (avoir) (oz) X = oz(troy) X = granos X = granos Tabla Factores de conversión de unidades de masa y peso. 241

12 Caudal (Flujo) El caudal es el paso de una cantidad de masa (kg), por una unidad de tiempo (s). El caudal se mide de 3 maneras distintas, y las unidades en el sistema internacional SI, son diferentes para cada una: Caudal en base a la masa - kg/s Caudal en base al volumen - m³/s Caudal en base a la masa por área - kg/m²s EN BASE A LA MASA kg/s EN BASE AL VOLUMEN X = g/s X60 =m³/min X 3,600 = kg/h X 3,600 = m³/h X3.6 = ton/h X 60,000 = l/min X 7,936.5 = lb/h m³/s X = ft³/s X = lb/s X 2, = ft³/min X 15,850.4 = gal/min (USA) EN BASE A LA MASA POR ÁREA X 13,199 = gal/min (brit) kg/sm² X 3,600 =kg/hm² X = m³/min X = lb/sft² X = l/min ft³/min X = lb/hft² X = gal/min (USA) X 5.12 = lb/h in² X = gal/min (brit) Tabla Factores de conversión de unidades de caudal. gal/min (USA) l/min X X X X = m³/h = l/min = ft³/h X0.06 =m³/h X X X 0.22 = gal/min (brit) = ft³/h = gal/min (USA) = gal/min (brit) Velocidad Lineal La velocidad lineal es el desplazamiento de un objeto con respecto al tiempo; por lo que, sus unidades son de longitud por tiempo. En el SI son m/s. Pies/seg (ft/s) X = m/s X = ft/s X = cm/s X = mi/h X = km/h Metros/seg (m/s) X3.6 = km/h X = mi/h X = in/s X 12.0 =in/s X = nudos X = nudos X = m/s Millas/Hora (mi/h) X = km/h X = mi/h X = m/s (km/h) X = nudos X = m/min X = ft/s X = ft/s X = m/min X = nudos Tabla Factores de conversión de unidades de velocidad lineal. 242

13 Aceleración Lineal La aceleración se puede definir como: el incremento de velocidad con respecto al tiempo. Como vimos al principio de este capítulo, una cantidad unitaria de aceleración se indica por un metro por segundo y por segundo; es decir, las unidades de la aceleración son dimensiones de longitud por unidad de tiempo al cuadrado m/s². X =m/s² X = ft/s² X 12.0 =in/s² X 100 = cm/s² ft/s² X = cm/s² m/s² X =in/s² X = mi/hs X3.6 = km/hs X = kg/hs X = mi/hs Tabla Factores de conversión de unidades de aceleración lineal. Fuerza Una fuerza cuando se aplica a un cuerpo en reposo, lo hace que se mueva. Como vimos al inicio de este capítulo, la fuerza es igual a una unidad de masa (kg) por una unidad de aceleración (m/s²), lo que resulta F = kg x m/s². La unidad de fuerza en el SI es entonces el kg-m/s² que se le llama Newton (N). 1 N = 1 kg-m/s². El Newton es la fuerza que aplicada a un cuerpo con masa de 1 kg, le da una aceleración de 1 m/s². Otra unidad de fuerza es el kilogramo - fuerza (kgf) que se le llama así para diferenciarlo del kilogramo masa (kg). 1 kgf = N (aceleración de la gravedad). En la mayoría de los países europeos, se ha adoptado el kilopond como unidad de fuerza, en lugar del kgf. Newton (N) X 100,000 = dinas X 980,665 = dinas X = sthène (sn) X = N X = lb f kgf X = sthène X = poundal X = lbf X = kgf Tabla Factores de conversión de unidades de fuerza. 243

14 Volumen Específico (Masa Volumétrica) El volumen específico de cualquier sustancia, es el volumen (m³) que ocupa una unidad de masa (kg); en otras palabras, es el volumen de un kilogramo de gas en condiciones normales (20 o C y kpa). Para darnos una mejor idea, el volumen específico de un kilogramo de aire seco y limpio, es de 0.84m³. Comparándolo con el hidrógeno, un kilogramo de éste ocupa 11.17m³, y un kilogramo de amoníaco ocupa 1.311m³. A los gases que ocupan mayor espacio que el aire, se les llama gases ligeros; los que ocupan menor espacio que el aire, se les llama gases pesados. Las unidades en el SI para medir el volumen específico son m³/kg. 1 m³/kg = 1,000 cm³/g = 1,000 l/kg = 1,000 dm³/kg. Pies cúbicos/lb (ft³/lb) Pulgada cúbicos/lb (in³/lb) gal/lb (liq) X 1,728 = in³/lb X = ft³/lb X = l/kg=(dm³/kg) Metros X = gal/lb (liq) X = cm³/g cúbicos/kg X 2,768 = in³/lb X = m³/kg (m³/kg) X 1,000 = l/kg=dm³/kg X = gal/lb (liq) X 1,000 = cm³/g 1,728 =ft³/lb X = m³/kg X = l/kg=dm³/kg Centímetros X 1.0 = l/kg=dm³/kg X = cm³/g cúbicos/g X = in³/lb 27,700 = m³/kg (cm³/g) X = ft³/lb 231 = gal/lb (liq) X = gal/lb (liq) X = l/kg=dm³/kg X 20.0 = gotas de agua X = ft³/lb Partes por X 1.0 = mg/l = mg/kg millón X = m³/kg (ppm) X = granos/gal = in³/lb X = granos/lb Tabla Factores de conversión de unidades de volumen específico. Para determinar cualquier factor de conversión, donde intervienen dos o más unidades, el procedimiento es muy simple; por ejemplo, el factor para convertir m³/kg a ft³/lb (tabla 15.14), el cual es , se determina de la siguiente manera: Las unidades que conocemos son m³/kg, y queremos convertir una cantidad cualquiera a ft³/lb. Primero, necesitamos saber cuántos pies cúbicos tiene un metro cúbico. De la tabla 15.8 vemos que 1 m³ = ft³. también necesitamos saber cuántas libras tiene un kilogramo; de la tabla 15.9, vemos que 1 kg = lb. El procedimiento es el siguiente: 1 m³ x ft³ x _1 kg = ft³ kg. = ft³/lb kg 1 m³ lb lb m³ En el caso de que no conociéramos la equivalencia de volumen entre m³ y ft³; pero conocemos la equivalencia de longitud entre m y ft (1 m = ft), también se puede determinar el mismo factor procediendo como sigue: 1 m³/kg x ( ft)³ x 1 kg = ft³ = ft³/lb 1 m³ lb lb De la misma manera se puede proceder para cualquier otro factor, aún conociendo solamente las equivalencias básicas. Nótese que el valor de una de las unidades es siempre uno (1), y que se puede utilizar como multiplicador o como divisor, sin cambiar el valor de la ecuación. Ejemplo: encontrar el volumen en m³ de una cámara que tiene las siguientes dimensiones, largo = 80 pies, ancho = 50 pies y alto = 12 pies. De la fórmula para encontrar el volumen de un prisma recto (tabla 15.7) v= largo x ancho x alto. v = 80 ft x 50 ft x 12 ft = 48,000 ft³ 1 m³ v = 48,000 ft³ x = 1,359.2 m³ ft³ Obsérvese que el uno del factor de conversión va arriba en este caso, para que se puedan cancelar los factores comunes (ft³). 244

15 Densidad o Peso Específico La densidad de cualquier sustancia, es su masa (no su peso) por unidad de volumen. Las unidades de densidad en el S.I. son kg/m³. Es aparente por las unidades, que la densidad es la inversa del volumen específico. Densidad = 1/volumen específico. 1 kg/m³ = 1,000 g/m³ = g/cm³ = kg/l = 1.0 g/l lb/pie cúbico (lb/ft³) libras/galón (lb/gal) X =kg/m³ X = lb/ft³ X =g/cm³ =kg/l 27,700.8 =lb/in³ X 1,728 =lb/in³ kg/metro cúbico (kg/m³) X 1,000 =g/cm³ =kg/l X = lb/gal (liq) = lb/gal (liq) X = lb/ft³ X1.0 =g/l =lb/in³ X 1,000 =kg/m³ =g/l X =g/cm³ = kg/l Gramos/cm³ X =lb/in³ X =kg/m³ (g/cm³) X = lb/ft³ Tabla Factores de conversión de unidades de densidad. X1.0 =kg/l Como se mencionó arriba, la densidad es la inversa o recíproco del volumen específico. Ejemplo: La densidad del agua a 20 o C es kg/m³ Cuál es su volumen específico? 1. v = = m³/kg = l/kg kg/m³ De manera similar, los factores de conversión del volumen específico, son el recíproco de la densidad. Para determinar un factor de la densidad dividimos 1 entre el factor del volumen específico y viceversa. Ejemplo: el factor de volumen específico para convertir ft³/lb a m³/kg es (tabla 15.14). Cuál será el factor para convertir lb/ft³ a kg/m³? Dividimos 1 entre el factor = (ver tabla 15.15) Trabajo, Energía y Calor Cuando sobre un objeto se aplica una fuerza y se le desplaza una cierta distancia, se ha efectuado un trabajo. Por lo tanto, trabajo = fuerza (kg-m/s²) x distancia (m) = Nm. En el SI, la unidad de trabajo es el Newton - metro (Nm) y se le llama Joule (J). Un Joule es la cantidad de trabajo hecho por la fuerza de un Newton, moviendo su punto de aplicación una distancia de un metro. Otras unidades de trabajo son la dina por cm (dina - cm), y se llama erg y el kilogramo fuerza por metro (kgf m). Como un Joule es una unidad de calor muy pequeña, para trabajos de refrigeración se utiliza mejor el kilojoule (kj) = 1,000 J. Energía es la capacidad o habilidad de hacer trabajo; por lo que las unidades, son las mismas que el trabajo. El calor es una forma de energía, por lo que sus unidades en el SI son la caloría (cal) y la kilocaloría (kcal), esta última equivale a 1,000 calorías. En el sistema inglés la unidad de calor es la british thermal unit (btu). btu (medio) kilocalorías (kcal) X kj X kgf m X kgf m X lbf ft X kcal Joules 4,184 kcal X lbf ft (J) 1, btu X W h X10 ergs 2,510 Cv-h 3,600 W h 2,544.7 hp h X W h X btu X lbf ft X kj kgf m X W h X kgf m X kcal X 3, lbf m X btu X hp h X J X Cv-h lbf ft X kgf m X W h Tabla Factores de conversión de unidades de trabajo, energía y calor. 245

16 Potencia La potencia es la rapidez o velocidad con que la energía se transforma en trabajo; de aquí que sus unidades sean de trabajo (J) por unidades de tiempo (s). La unidad de la potencia en el SI es el Watt (W); entonces 1 W = J/s. Algunas veces se emplea mejor el kilowatt (kw) que equivale a 1,000 W. Otras unidades comunes de potencia son el caballo de vapor (cv) en el sistema métrico, y el horse power (hp) en el sistema inglés. También, el kilogramo fuerza metro por segundo (kgf m/s). kilowatt (kw) Caballo de vapor (cv) x = kcal/h X = cv X 3, = btu/h X = W X = cv X = lbf ft/s X = hp horse power X = kgf m/s (hp) X = kgf m/s X 2, = btu/h X = lbf ft/s X = kcal/h X 1,000 = W X = T.R. X = T.R. X = W X = kw X = lbf ft/s kgf m/s X = hp X = kcal/h X 75.0 = kgf m/s X = btu/h X = lbf ft/s X = W X = kcal/h X = kgf m/s lbf ft/s X 2, = btu/h X = kcal/h X = T.R. X = btu/h Tabla Factores de conversión de unidades de potencia. Viscosidad La viscosidad de un fluido se puede definir como su resistencia a fluir. Por eso existe la fricción en los fluidos. Debido a que existen más de cinco unidades diferentes para la viscosidad absoluta, es preciso entender el concepto físico de ésta para utilizar las unidades apropiadas. Un fluido al deslizarse sobre una superficie, la parte baja del fluido que está en contacto con la superficie tendrá menor velocidad que la parte superior, debido a la fricción. Mediante un razonamiento matemático, después de que el fluido ha recorrido una distancia, tenemos que la viscosidad es: viscosidad = fuerza x distancia. área x velocidad A esta viscosidad se le llama viscosidad dinámica o absoluta. Substituyendo por las unidades respectivas del SI tenemos: viscosidad = kg x m. = kg s. = Pa s (Pascal segundo) m² x m/s m² La unidad más común para medir la viscosidad dinámica es el Poise. 1 Pa s = 1 Ns/m² = 10 Poise 1 Poise = 100 centipoise (cp). Otro tipo de viscosidad es la cinemática, que es la misma viscosidad dinámica dividida por la densidad. Las unidades deben ser compatibles; así, en el SI, la viscosidad cinemática es igual a : m²/s y se le llama myriastoke, aunque es más común el uso del Stoke (St) y el centistoke (cst). VISCOSIDAD DINAMICA O ABSOLUTA VISCOSIDAD CINEMATICA X0.10 =Pa s X 10,000 = St Poise X 360 = kg/m h m²/s x = ft²/s X = lbf s/ft² X = ft²/min X10 =Poise X = m²/s Pa s X 1,000 = cp St X = ft²/s X = lbf s/ft² X0.01 = cst Tabla Factores de conversión de unidades de viscosidad. 246

17 Entalpía y Entalpía Específica La entalpía se puede definir como el contenido de calor de una sustancia. La entalpía es todo el calor contenido en un kilogramo de sustancia, calculada a una temperatura de referencia que es de 0 o C para el agua y vapor de agua, y de -40 o C para refrigerantes. Como la entalpía es calor, sus unidades en el SI son las mismas que para la energía: Joules (J). En el sistema inglés son btu y en el métrico son kilocalorías (kcal). La entalpía específica es la entalpía descrita arriba, pero referida a una unidad de masa; esto es, Joules por kilogramo (J/kg) en el SI. En el sistema inglés las unidades son btu/lb. Como el J/kg es una unidad pequeña, es más común utilizar el kilojoule por kilogramo (kj/kg). kj/kg kcal/kg btu/lb EN BASE A LA MASA EN BASE AL VOLUMEN X = kcal/kg X = kcal/m³ kj/m³ X0.43 = btu/lb X = btu/ft³ X = kj/kg X = kj/m³ kcal/m³ X1.8 = btu/lb X = btu/ft³ X = kj/kg X = kj/m³ btu/ft³ X = kcal/kg X8.9 = kcal/m³ Tabla Factores de conversión de unidades de entalpía. Entropía y Entropía Específica La entropía es una propiedad termodinámica muy útil, sobre todo en trabajos de ingeniería. Es difícil dar una explicación sencilla; pero de una manera simple, se puede decir que la entropía de una sustancia, es su calor disponible medido en Joules. Al igual que la entalpía, la entropía está basada en una temperatura de referencia de 0 o C para el agua y -40 o C para refrigerantes. También, al igual que la entalpía, al efectuar cálculos, lo que importa no es su valor absoluto, sino el cambio de entropía. Un cambio de entropía es la suma de todos sus incrementos diferenciales de calor, dividida entre la temperatura absoluta que existe en el momento de cada incremento. Entropía es entonces = calor/temp. absoluta = Joules/K en el SI. La entropía específica es la referida a una unidad de masa, por lo que sus unidades en el SI son J/kg K. En el sistema métrico, sus unidades son kcal/kg o C y en el sistema inglés las unidades son btu/lb R y btu/lb o F. Como sabemos, el Joule (J) es una unidad muy pequeña, por lo que es más común el uso de kilojoule (kj). kj/kg K kcal/kg C btu/lb F X = kcal/kg C X = btu/lb F X1.0 = btu/lb F X X = kj/kg K = kj/kg K X1.0 = kcal/kg C Tabla Factores de conversión de unidades de la entropía. Transferencia de Calor CONDUCTIVIDAD TERMICA COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR W/mK X = kcal/h m C X = kcal/h m² C W/m²K X = btu/h ft F X = btu/h ft² F kcal/h m C X = W/mK X =W/m²K kcal/h m² C X = btu/h ft F X = btu/h ft² F btu/h ft F X = W/mK X =W/m²K btu/h ft² F X = kcal/h m C X = kcal/h m² C Tabla Factores de conversión de unidades de transferencia de calor. Nota: En la tabla se muestra una lista de la conductividad térmica de algunos materiales. 247

18 Calor Específico (Capacidad Calorífica) De acuerdo a la definición de kilocaloría, = la cantidad de calor que se requiere agregar (o quitar) a un kilogramo de agua para aumentar (o disminuir) su temperatura en un grado centígrado; la capacidad calorífica (c) del agua es 1.0 kcal/kg o C (1 kcal/1 kg x 1 o C = 1). Pero no todas las sustancias tienen la misma capacidad que el agua, para aumentar o disminuir su temperatura con los cambios de calor, ni aún el hielo; por lo que la mayoría de las sustancias van a tener valores diferentes, algunas mayores y otras menores a 1.0 (ver tabla 15.23). Así, pues, el calor específico se puede definir igual que la kilocaloría, pero referido a cualquier sustancia diferente del agua. Esto es, el calor específico (c) es la cantidad de calor requerido para aumentar la temperatura de cualquier sustancia en un grado, en relación a la cantidad de calor requerido para aumentar en un grado, la temperatura de una masa igual de agua. Por ejemplo, de la tabla el calor específico de alcohol es kcal/kg o C; esto nos indica que para elevar un o C la temperatura de un kilogramo de alcohol se requieren kcal con relación a un kg de agua, que se requiere 1.0 kcal. kj/kg K kcal/kg C btu/lb F X = kcal/kg C X = btu/lb F X = kj/kg K X1.0 = btu/lb F X = kj/kg K X1.0 = kcal/kg C Tabla Factores de conversión de unidades de calor específico. MATERIAL CALOR ESPECIFICO CALOR ESPECIFICO MATERIAL kcal/kg C kj/kg K kcal/kg C kj/kg K Acero (Hierro) R Agua Salmuera al 20% Aire Vidrio Alcohol metílico Zinc Aluminio ALIMENTOS Amoniaco (4 C) Apio Asbesto Carne de cerdo Bronce Carne de res Carbón Carne de ternera Cartón Col Cobre Durazno Concreto Frijol Corcho Huevos Glicerina Leche Grafito Mantequilla Hielo Manzana Ladrillo Pescado Latón Papas Madera Pollo Mercurio Queso Tabla Calores específicos promedio de algunas sustancias. 248

19 Equivalentes de Refrigeración A continuación, veremos algunas equivalencias de las unidades más comúnmente empleadas en refrigeración. Sin duda la que más destaca es la Tonelada de Refrigeración, la cual es una medida arbitraria que surgió en E.U., donde la única unidad que se manejaba era el btu. Como el btu es demasiado pequeño, para medir capacidades nominales de las plantas frigoríficas y para clasificar equipo, había necesidad de una unidad más adecuada. La tonelada de refrigeración está basada en la cantidad de calor en btu, que se requiere extraer a una tonelada corta (2,000 lb) de agua a 32 o F, para convertirla en hielo a 32 o F. El calor latente de congelación (solidificación) del agua, es muy cercana a 144 btu/lb; por lo tanto, para congelar 2,000 lb de agua, se requiere extraerle (2,000 lb X 144 btu/ lb)=288,000 btu. Esta cantidad es la que define, de manera precisa, la unidad de refrigeración norteamericana, y se llama tonelada estándar de refrigeración. Si esta unidad térmica se refiere a una unidad de tiempo, como un día (24 hrs) se le llama Tonelada Estándar comercial, y es igual a 288,000 btu/24h =12,000 btu/h. 1T.R.=12,000 btu/h. T.R. kcal/h x 12,000 x 200 x 3,024 x x 12,652 x = btu/h = btu/min = kcal/h = kw = kj/h = hp x = btu/h 3,024 =T.R x = kw 12,000 =T.R. btu/h x = kcal/h x 293 =kw Tabla Factores de conversión de unidades de refrigeración. Propiedades y Datos de Almacenamiento para Productos Perecederos PRODUCTO CALOR ESPECIFICO kcal/kg C (a) ARRIBA DEL PUNTO DE CONGEL. ABAJO DEL PUNTO DE CONGEL. CALOR LATENTE DE FUSIÓN kcal/kg (b) PUNTO DE CONGEL. MAS ALTO C CONT. DE HUMEDAD % TEMP. C ALMACENAJE CORTO %h.r. MIN. MAX. CALOR DE RESPIRACION kcal/kg DIA TEMP. C ALMACENAJE PROLONGADO %h.r. MIN. MAX. CALOR DE RESPI- RACION kcal/kg DIA VIDA DE ALMACE- NAMIENTO APROX. PRODUCTOS LACTEOS Mantequilla meses Queso - Americano (h) (h) meses - Limburger (h) (h) meses - Roquefort (h) (h) meses -Suizo (h) (h) meses Crema meses Helado meses Leche - Entera días - Condensada meses - Evaporada T. amb meses - Deshidratada meses FRUTAS Manzanas (f) (f) (h) 88(h) meses Chabacanos seman. Aguacates (h) Plátanos --- 7(f) seman. Referencias al final de la tabla ( página 253 ). Continúa

20 Propiedades y Datos de Almacenamiento para Productos Perecederos PRODUCTO CALOR ESPECIFICO kcal/kg C (a) ARRIBA DEL PUNTO DE CONGEL. ABAJO DEL PUNTO DE CONGEL. CALOR LATENTE DE FUSIÓN kcal/kg (b) PUNTO DE CONGEL. MAS ALTO C CONT. DE HUMEDAD % TEMP. C ALMACENAJE CORTO %h.r. MIN. MAX. CALOR DE RESPIRACION kcal/kg DIA TEMP. C ALMACENAJE PROLONGADO %h.r. MIN. MAX. CALOR DE RESPI- RACION kcal/kg DIA VIDA DE ALMACE- NAMIENTO APROX. Cerezas seman. Cocos meses Arándanos meses Grosellas seman. Dátiles (curados) (f) (f) meses Fruta Seca meses Higos (frescos) días Toronjas seman. Uvas meses Limones (amarillos) (e) meses Limones (verdes) seman. Melones 0.94(c) 0.48(c) 66.7(c) (c) seman. Aceitunas (frescas) seman. Naranjas (f) (f) seman. Duraznos (h) seman. Peras (f) (f) (h) meses Piñas - Verdes seman. - Maduras seman. Ciruelas (h) seman. Ciruelas Pasas (h) seman. Membrillos (h) meses Pasas meses Frambuesas días Fresas días Mandarinas seman. CARNE Tocino (curado) días CarnedeRes -Seca meses - Fresca (c) (h) (h) seman. - En salmuera (k) 85(k) meses Hígado / Lengua seman. Jamón / Espaldilla - Fresco (c) (h) (h) seman. Referencias al final de la tabla ( página 253 ). Continúa